一种用于中温太阳能集热器的可移动测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种太阳能集热器测试装置，具体涉及一种用于中温太阳能集热器的可移动测试装置。

背景技术：

太阳能热水系统由于其节能高效，而且在使用时不会对环境造成污染得到了广泛的应用。“十五”太阳能集热器年产量由820万m²提高到1500万m²，总保有量由3200万m²发展到7500万m²，年平均递增24.5％。形成玻璃原材料加工、全玻璃集热管和热水器加工、市场营销服务以及机械加工装备和零配件生产等配套的产业链，一大批骨干企业进行技术改造，提高了企业装备水平和生产条件。中国已经成为世界上最大的太阳能热水系统生产和应用市场。

中国作为世界太阳能热利用产业大国，以太阳能热水器为代表的太阳能低温应用产品已经走进千家万户。然而，国内相关技术和产品仍处在低温应用水平，热效率较低以及热损较大的特点，使得低温太阳能集热器技术的推广和产品的广泛应用受到种种限制，其产业化和规模化瓶颈明显。其次,低温应用满足不了空调制冷、海水淡化、工业用热等领域对太阳能热利用的要求,这为中温集热器的研发和应用提供了市场动力和应用空间。

随着中温太阳能集热器的研发和生产，相关产品性能的检测装置就更加必要了。目前，国内相关太阳能集热器热性能测试装置只能满足常温状况下的测试，检测温度为15℃—100℃，另外检测系统繁琐，占地大，检测效率低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于中温太阳能集热器的可移动测试装置，克服了现有技术中的太阳能集热器性能测试装置只能满足常温状态下的侧视，且检索系统繁琐、占地大、检测效率低的缺陷。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于中温太阳能集热器的可移动测试装置，包括太阳能自动跟踪装置、太阳能集热器和中温集热测试装置；所述太阳能自动跟踪装置包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述第一驱动装置的驱动端竖直向上延伸并与所述第二驱动装置连接以驱动所述第二驱动装置转动，所述第二驱动装置的驱动端水平延伸并与所述太阳能集热器连接以驱动所述太阳能集热器转动，所述太阳能集热器与所述中温集热测试装置通过管道连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的可移动测试装置，体积小，重量轻，承重大；安装方便，尺寸灵活。自动化程度高，第一驱动装置和第二驱动装置配合完成视日运动轨迹跟踪，可自动和手动跟踪切换。参数如方位角转速、高度角转速、经度、纬度等跟踪参数可根据使用地点不同做调整；精度高，旋转角度大，系统跟踪精度误差<2°。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述第一驱动装置包括第一电机，所述第一电机的驱动端连接有旋转平台，所述第二驱动装置安装在所述旋转平台上。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用第一电机驱动旋转平台转水平转动，再将第二驱动装置安装在旋转平台上，可以实现两个方位角度的调整。

进一步，所述第一驱动装置还包括空心支柱，所述第一电机安装在所述空心支柱内，所述第一电机的驱动端与所述空心支柱的内侧壁通过轴承连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：将第一电机安装在空心支柱内，并将第一电机的驱动端与空心支柱的内侧壁通过轴承连接，使对第一电机的支撑连接更加稳定牢固。

进一步，所述第一驱动装置底部安装有高度可调节的底座，所述底座下方安装有脚轮。

采用上述进一步方案的有益效果是：在第一驱动装置底部安装底座，在底座下方安装脚轮，可以实现第一驱动装置高度调整，还可以根据需要，对底座进行移动。

进一步，所述第二驱动装置包括第二电机，所述第二电机的驱动端连接有安装台架，所述中温集热测试装置安装在所述安装台架上。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用安装台阶实现中温集热测试装置与第二电机驱动端的连接，可以为中温集热测试装置起到稳定的支撑，使中温集热测试装置随第二电机转动时，更加稳定。

进一步，所述安装台架与所述第一驱动装置铰接，所述第二电机通过齿轮组驱动所述安装台架相对于所述第一驱动装置转动。

采用上述进一步方案的有益效果是：第二电机采用齿轮组驱动安装台架，使其相对于所述第一驱动装置转动，结构稳定，驱动过程灵活方便。

进一步，所述中温集热测试装置包括集热系统和冷却系统，所述太阳能集热器安装在所述集热系统中，所述集热系统和所述冷却系统通过换热器连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用冷却系统可以使集热系统内的水温达到要求，使测试结果更加准确可靠。

进一步，所述集热系统包括太阳能集热器、加热水箱、膨胀罐、集热循环泵，所述太阳能集热器、加热水箱、集热循环泵和膨胀罐通过第一管道连接构成循环回路；所述第一管道位于所述太阳能集热器和所述膨胀罐之间的部分分别与所述换热器的第一进口和第一出口连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过对太阳能集热系统结构的限定，可以对整个系统中的水循环和水温进行有效控制。换热器换热的作用，可以实现高温集热器(100℃以上)的测试工作，另外根据集热器检测的国家标准要求，太阳能集热器进口温度控制在±0.1℃以内，流量波动控制在1％以内，采用该结构的中温集热测试装置能快速达到此实验要求，成倍的提高的检测的效率。

进一步，所述循环回路上连接有旁通管路，所述加热水箱为串联的两个，所述旁通管路的两端分别连接所述太阳能集热器进口或出口的第一管道上以及两个所述加热水箱之间的第一管道上；所述第一管道和所述旁通管道上分别连接有流量调节阀，所述第一管道上还连接有温度传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是：旁通管路的设置，可以有效调节整个循环回路的水流量和压力等。

进一步，所述冷却系统包括水源管道、水箱和冷却装置，所述水箱与所述冷却装置之间通过冷机循环管路连接，所述水源管道分为三个支管路，第一支管路通过循环泵和电动三通阀与所述换热器的第二进口连通，第二支管路与所述水箱的第一开口连通，第三支管路与所述冷机循环管路连通，所述水箱的第二开口与所述换热器的第二出口连通；所述冷机循环管路上连接有流量调节阀，所述水源管道上连接有流量调节阀和温度传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是：水箱为贮热水水箱，水箱的设置，可以起到缓冲和储热的作用；而且水箱、循环泵和电动三通阀以及换热器构成一个缓冲系统，不仅可以避免高温水和低温水的直接接触，还具有储热和储冷的作用，若没有上述结构组成的缓冲系统，制冷系统产生的10℃左右低温水和中温集热器测试系统中180℃的高温水直接换热，在系统中就会产生大量的水蒸气，从而无法满足试验的温度和流量要求。

附图说明

图1为本实用新型一种用于中温太阳能集热器的可移动测试装置中太阳能自动跟踪装置结构示意图；

图2为本实用新型一种用于中温太阳能集热器的可移动测试装置中太阳能集热器及中温集热测试装置结构原理图；

图3为本实用新型一种用于中温太阳能集热器的可移动测试装置中太阳能集热器及中温集热测试装置结构中传感器及流量阀安装位置示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、太阳能自动跟踪装置；2、太阳能集热器；3、承压水箱；4、第二自来水管道；5、换热器；6、第一自来水管道；7、集热器出水管路；8、旁通管路；9、水箱；10、冷却装置；11、冷机循环管路；12、泄水阀；13、膨胀罐；14集热循环泵；15、第一电加热水箱；16、第二电加热水箱；17、循环泵；18、电动三通阀；19、第一连接管道；20、第二连接管道；21第一压力表；22、第一流量阀；23、第二流量阀；24、第二压力表；25、第三流量阀；26、第一温度传感器；27第二温度传感器；28、第四流量阀，29、排气阀；30、第五流量阀；31、第三温度传感器；32、流量计；33、第三温度传感器；34、第四温度传感器；35、第五流量阀；36、第六流量阀；37、第七流量阀；38第八流量阀；39、第九流量阀。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种用于中温太阳能集热器的可移动测试装置，包括太阳能自动跟踪装置1、太阳能集热器2和中温集热测试装置；所述太阳能自动跟踪装置包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述第一驱动装置的驱动端竖直向上延伸并与所述第二驱动装置连接以驱动所述第二驱动装置转动，所述第二驱动装置的驱动端水平延伸并与所述太阳能集热器2连接以驱动所述太阳能集热器2转动，所述太阳能集热器2与所述中温集热测试装置通过管道连接。

本实施例的可移动测试装置，体积小，重量轻，承重大；安装方便，尺寸灵活。自动化程度高，第一驱动装置和第二驱动装置配合完成视日运动轨迹跟踪，可自动和手动跟踪切换。参数如方位角转速、高度角转速、经度、纬度等跟踪参数可根据使用地点不同做调整；精度高，旋转角度大，系统跟踪精度误差<2°。

具体的，所述第一驱动装置包括第一电机122，所述第一电机122的驱动端连接有旋转平台103，所述第二驱动装置安装在所述旋转平台103上。采用第一电机驱动旋转平台转水平转动，再将第二驱动装置安装在旋转平台上，可以实现两个方位角度的调整。

其中，如图1所示，所述第一驱动装置还包括空心支柱102，所述第一电机122安装在所述空心支柱102内，所述第一电机122的驱动端与所述空心支柱102的内侧壁通过轴承连接。将第一电机安装在空心支柱内，并将第一电机的驱动端与空心支柱的内侧壁通过轴承连接，使对第一电机的支撑连接更加稳定牢固。

如图1所示，所述第一驱动装置底部安装有高度可调节的底座101，所述底座101下方安装有脚轮。所述脚轮为移动脚轮，所述底座下方还安装有支撑蹄脚，所述支撑蹄脚的可调节高度为27mm，本实施例的底座也可以设置为移动小车。在第一驱动装置底部安装底座，在底座下方安装脚轮，可以实现第一驱动装置高度调整，还可以根据需要，对底座进行移动。

具体的，如图1所示，所述第二驱动装置包括第二电机，所述第二电机的驱动端连接有安装台架105，所述中温集热测试装置安装在所述安装台架105上。采用安装台阶实现中温集热测试装置与第二电机驱动端的连接，可以为中温集热测试装置起到稳定的支撑，使中温集热测试装置随第二电机转动时，更加稳定。

如图1所示，本实施例的一个具体方案为，所述安装台架105与所述第一驱动装置铰接，所述第二电机通过齿轮组驱动所述安装台架105相对于所述第一驱动装置转动。第二电机采用齿轮组驱动安装台架，使其相对于所述第一驱动装置转动，结构稳定，驱动过程灵活方便。

本实施例的可移动测试装置中，所述空心支柱102水平设置，所述旋转平台103上固定有两个轴承座106，所述轴承座106上安装有轴承107，所述安装台架105包括水平转轴104和连接杆，所述水平转轴104与所述安装台架105平行设置且通过连接杆连接在所述安装台架105的一侧面上，所述水平转轴104两端穿过所述轴承座106上的轴承107。所述第二电机包括伺服电机108和减速机109，所述伺服电机108连接减速机109，所述减速机109的输出轴上设置有主齿轮120，所述水平转轴104上连接有从动齿轮121，所述伺服电机108和减速机109驱动所述主齿轮120转动，所述主齿轮120带动所述从动齿轮121转动，进而带动所述水平转轴104在所述轴承座106的轴承107内转动。所述旋转平台103即沿着z轴转动，其行程为180度，也就是正东转到正西的转角。所述水平转轴104即沿着x轴转动，其转角为90度，也就是由与地面水平的平面转至于地面垂直的方向。本实用新型旋转平台103的转角和水平转轴104的转角可以通过数字电控系统完成视日运动轨迹跟踪。

上述太阳能自动跟踪装置中的连接配件采用不锈钢连接件，随时拆卸和组装，外观好，耐久性强，且所有部件均可以采用铝合金和不锈钢材料，可避免使用环境中空气潮湿和淋雨引起的锈蚀，保持长久如新。所述旋转平台103的转角为180度；所述水平转轴104的转角为90度，转速均为1-3度/秒；所述移动脚轮为充气式移动脚轮，所述充气式移动脚轮的直径为200mm，充气气压为2.5pa。

本实用新型具体的一种实施方式是：所述安装台架105的长×宽×高为2400mm×2000mm×80mm，所述安装台架105承载(被测设备重量)：150kg/㎡。整机自重量约：400kg，整机最大总尺寸(高度0度时的长×宽×高):3500mm×2000mm×1626mm。所述底座的长×宽×高为1403mm×1263mm×358mm。系统的所有设备集中紧凑安装，形成了一个(长×宽×高)为2000mm×1000mm×2000mm的整体设备，节约了机房空间。另外在系统底座上安装了4个直径200mm的万向移动脚轮，系统位置和灵活移动。

本实施例的一个具体方案为，如图1-图3所示，所述中温集热测试装置包括集热系统和冷却系统，所述太阳能集热器2安装在所述集热系统中，所述集热系统和所述冷却系统通过换热器连接。采用冷却系统可以使太阳能集热系统内的水温达到要求，使测试结果更加准确可靠。

如图2和图3所示，所述集热系统包括太阳能集热器2、加热水箱、膨胀罐13、集热循环泵14，所述太阳能集热器2、加热水箱、集热循环泵14和膨胀罐13通过第一管道连接构成循环回路；所述第一管道位于所述太阳能集热器2和所述膨胀罐13之间的部分分别与所述换热器5的第一进口和第一出口连通。通过对太阳能集热系统结构的限定，可以对整个系统中的水循环和水温进行有效控制。换热器换热的作用，可以实现高温集热器(100℃以上)的测试工作，另外根据集热器检测的国家标准要求，太阳能集热器进口温度控制在±0.1℃以内，流量波动控制在1％以内，采用该结构的中温集热测试装置能快速达到此实验要求，成倍的提高的检测的效率。

如图2和图3所示，所述循环回路上连接有旁通管路8，所述加热水箱为串联的两个，分别为第一电加热水箱15和第二电加热水箱16，所述旁通管路8的两端分别连接所述太阳能集热器2进口或出口的第一管道上以及两个所述加热水箱之间的第一管道上；所述第一管道和所述旁通管道8上分别连接有流量调节阀，所述第一管道上还连接有温度传感器。旁通管路的设置，可以有效调节整个循环回路的水流量和压力等。

如图2和图3所述，所述冷却系统包括水源管道、水箱9和冷却装置10，所述水箱9与所述冷却装置10之间通过冷机循环管路11连接，所述水源管道(即第二自来水管道4)分为三个支管路，第一支管路401通过循环泵17和电动三通阀18与所述换热器的第二进口连通，第二支管路402与所述水箱的第一开口连通，第三支管路403与所述冷机循环管路11连通，所述水箱的第二开口与所述换热器的第二出口连通；所述冷机循环管路11上连接有流量调节阀，所述水源管道上连接有流量调节阀和温度传感器。水箱为贮热水水箱，水箱的设置，可以起到缓冲和储热的作用；而且水箱、循环泵和电动三通阀以及换热器构成一个缓冲系统，不仅可以避免高温水和低温水的直接接触，还具有了的储热和储冷的作用，若没有上述结构组成的缓冲系统，制冷系统产生的10℃左右低温水和中温集热器测试系统中180℃的高温水直接换热，在系统中就会产生大量的水蒸气，从而无法满足试验的温度和流量要求。

本实施例中的集热系统中的换热器为板式换热器，由第一自来水管道为其提供水源，所述板式换热器5包括换热器壳体501、第一水管502和第二水管503，所述第一水管502和第二水管503安装在所述换热器壳体501内，所述第一水管502的两个端口和第二水管503的两个端口均伸出所述换热器壳体501；所述第一水管502的两个端口分别为所述板式换热器的第一进口和第一出口，所述第二水管503的两个端口分别为所述板式换热器的第二进口和第二出口；

所述第一自来水管道6分支为两个支路，第一支路601与太阳能集热器2上的进水口连通，所述第一支路601上沿水流方向依次安装有泄水阀12、膨胀罐13、集热器循环泵14、第一电加热水箱15和第二电加热水箱16；所述第一管路位于所述集热器出水口的管路为集热器出水管路，所述集热器出水管路7一端连接太阳能集热器的出水口，另一端与所述板式换热器5内的第一水管502的一个端口(第一进口)连通；第二支路602与所述板式换热器5内的第一水管502的另一个端口(第一出口)连通；所述旁通管路8一端连通所述第一电加热水箱15和第二电加热水箱16之间的第一支路601，另一端连通所述太阳能集热器2出水管路。所述第一电加热水箱和第二电加热水箱均为20l电加热水箱。

如图2和图3所示，所述水箱为贮热水水箱，所述贮热水水箱为200l承压水箱。所述贮热水水箱9上设有第一进水口901、第二进水口902、第三进水口903及出水口904。

如图2和图3所示，所述冷却系统由第二自来水管4提供水源，即所述水源管道为第二自来水管4，所述第二自来水管道4分支为三个支管路，第一支管路401与所述第二水管503的一个端口连通；所述第二水管503的另一个端口通过贮水箱循环管路905与所述第一进水口901连通；所述第二支管路402与所述第三进水口903连通；所述第一支管路401上沿着水流方向依次设有循环泵17和电动三通阀18，所述电动三通阀18的第三个端口与贮水箱循环管路905的侧壁连接并连通。

如图2和图3所示，所述冷机循环管路11一端与所述冷却装置10的进水口连通，另一端与所述冷却装置10的出水口连通；冷机循环管路11的侧壁上连通有第一连接管道19和第二连接管道20；所述第一连接管道19与所述第二进水口902连通；所述第二连接管道20与所述出水口904连通；所述第三支管路403与所述第二连接管道20侧壁连接并连通。所述贮热水水箱为200l承压水箱。

如图3所示，所述膨胀罐13与集热循环泵14之间的第一支路上依次设有第一压力表21、第一流量阀22，集热循环泵14与第一电加热水箱之间的第一支路上依次设有第二流量阀23、第二压力表24；第二电机热水箱16与太阳能集热器2之间的第一支路上设有第三流量阀25；所述第三流量阀25与太阳能集热器2之间的第一支路上设有第一温度传感器26；所述集热器出水管路上沿着出水方向依次设有第二温度传感器27、第四流量阀28及排气阀29；所述集热器旁通管路8上设有第五流量阀30；第一电加热水箱15与第二电加热水箱16之间的第一支路上沿着水流方向依次设有第三温度传感器31及流量计32；所述第二支路602上设有第三温度传感器33；所述贮水箱循环管路905靠近贮热水箱的一端设有第四温度传感器34及第五流量阀35。

所述第二连接管20与所述冷却装置10之间的冷机循环管路上沿着水流方向依次设有承压水箱36和第六流量阀37；所述第一连接管路19上设有第七流量阀37；第一连接管路19与所述承压水箱3之间的冷机循环管路上设有第八流量阀38；所述第一连接管路19与所述冷却装置10之间的冷机循环管路上设有第九流量阀39。

本实用新型的所有管道及管路均为不锈钢管道焊接而成。循环泵及集热循环泵均起到让设备中的工质循环起来的作用，第一电加热水箱及第二电机热水箱由传感器控制起到控制工质温度的作用，贮热水箱起到缓冲和储热的作用，换热器起到换热的作用。

本实用新型一种用于中温太阳能集热器的可移动测试装置，由于本实用新型中温集热测试装置及全太阳能自动跟踪装置的特定设计可以满足中温太阳能集热器热性能检测要求，检测温度为15～180℃，且具有体积小、准确性强、效率高、操作简便、安全可靠的特点。本实用新型用于中温太阳能集热器瞬时效率曲线、时间常数、入射角修正系数等项目的检测。主要对太阳能集热器效率的监测，跟踪装置为监测起到了辅助作用，可以实现自动跟踪和手动跟踪。

本实用新型所有所述具有以下优点：第一，解决了以前老系统不能检测中温太阳能集热器的问题。第二，本装置整倍的提高了太阳能集热器的检测效率。第三，由于本装置具有体积小和可移动的特点，改变了以往企业只能将集热器送到实验室检测这种老式的、固定模式的检测概念；实验室可将检测装置拉到企业或者是现场进行检测，更好的为客户进行服务。第四、本实用新型由于采用特定结构的中温集热测试装置可以满足中温太阳能集热器15～180℃的检测要求，降低了造价，同时更节省了空间，较之老系统的繁重具有更广阔的推广空间。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。